光电工程
2024, 51(1): 230304
顾清华 1,2李佳威 1,2,*陈露 1,2祝河杰 1,2
作者单位
摘要
1 西安建筑科技大学资源工程学院,陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学西安市智慧工业感知、计算与决策重点实验室,陕西 西安 710055
针对露天矿无人矿卡运输作业中路况差、光照强和灰尘大等原因导致小尺寸落石检测困难和实时性差的问题,提出一种使用固态激光雷达检测露天矿非结构化运输道路小尺寸落石的方法。首先使用具有双回波技术的激光雷达进行数据采集,减少灰尘干扰并提取车辆前方可行驶区域;然后采用基于扇面的直线拟合地面分割算法分割地面,实现对有坡度的非结构化粗糙路面的彻底分割;之后引入八叉树的分层网格树模型进行邻域查找,提高邻域查找的速度,引入双色最近对构建图,快速生成聚类簇,引入自适应聚类半径ε,进行聚类并输出小尺寸落石的盒模型。实验结果表明:相较于使用k-d树加速的DBSCAN算法,所提方法的正检率提升9.61个百分点,检测时间缩短379.77 ms。
露天矿 无人驾驶 障碍物检测 激光雷达点云 密度聚类 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0812006
作者单位
摘要
1 重庆交通大学 交通运输学院, 重庆400074
2 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室, 上海01804
针对自动驾驶三维建图中存在的建图不准确以及位姿飘移的问题,利用激光雷达里程计消除惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, nIMU)累计误差并通过IMU预积分去除激光雷达点云畸变,形成激光雷达与IMU的紧耦合建图系统;通过增加回环检测因子、激光雷达里程计因子以及IMU预积分因子进行后端图优化,旨在提升定位建图的全局一致性,减小位姿估计误差,降低累计漂移误差。最后,在学校园区实地场景以及利用开源数据集KITTI进行实验验证,实验表明,在选取的学校园区实地场景下,改进算法APE误差均值相较于原算法降低了11.04%,APE均方根误差较于原算法降低了17.35%;改进算法在KITTI数据集场景下平均APE误差下降了10.04%,均方误差方面相较于原算法平均下降了12.04%。研究结果表明,改进的建图方法能够有效提高建图的位姿估计精度与地图构建精度。
激光雷达 自动驾驶 同步定位与建图 传感器融合 lidar automatic driving synchronous positioning and mapping sensor fusion 
光学 精密工程
2024, 32(3): 422
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Jiao Tong University, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai, China
Optical networks are evolving toward ultrawide bandwidth and autonomous operation. In this scenario, it is crucial to accurately model and control optical power evolutions (OPEs) through optical amplifiers (OAs), as they directly affect the signal-to-noise ratio and fiber nonlinearities. However, a fundamental contradiction arises between the complex physical phenomena in optical transmission and the required precision in network control. Traditional theoretical methods underperform due to ideal assumptions, while data-driven approaches entail exorbitant costs associated with acquiring massive amounts of data to achieve the desired level of accuracy. In this work, we propose a Bayesian inference framework (BIF) to construct the digital twin of OAs and control OPE in a data-efficient manner. Only the informative data are collected to balance the exploration and exploitation of the data space, thus enabling efficient autonomous-driving optical networks (ADONs). Simulations and experiments demonstrate that the BIF can reduce the data size for modeling erbium-doped fiber amplifiers by 80% and Raman amplifiers by 60%. Within 30 iterations, the optimal controlling performance can be achieved to realize target signal/gain profiles in links with different types of OAs. The results show that the BIF paves the way to accurately model and control OPE for future ADONs.
optical fiber communications digital twin Bayesian inference optical amplifiers autonomous-driving optical networks 
Advanced Photonics
2024, 6(2): 026006
作者单位
摘要
1 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所,江苏 苏州 215163
提出利用P型开关作为充电管、N型开关作为放电管串联形成半桥结构,将其门极也短接,以同一个信号同时驱动充电管和放电管。再利用共原边的串心磁环驱动方案,只需一个半桥电路就可以从原边同时传递驱动功率和信号,同步驱动所有充电管和放电管,大幅简化了脉冲电源结构和尺寸,降低了成本。以此搭建了24级固态Marx发生器,在10 kΩ阻性负载上,获得了10 kV、1 kHz、5 μs的高压方波脉冲,验证了方案的可行性,该电源主电路的尺寸仅为20 cm(长)×13 cm(宽)×5.5 cm(高)。
脉冲电源 Marx发生器 高压脉冲 同步驱动 方波脉冲 pulse generator Marx generator high-voltage pulses synchronous driving square pulses 
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025006
作者单位
摘要
湘潭大学自动化与电子信息学院,湖南 湘潭 411105
快速识别和精准定位周围目标是自动驾驶车辆安全、自主行驶的前提和基础。针对基于体素的点云三维目标检测方法识别与定位不准的问题,提出一种基于改进SECOND算法的点云三维目标检测算法。首先,在二维卷积骨干网络中引入自适应的空间特征融合模块融合不同尺度的空间特征,提高模型的特征表达能力。其次,充分利用边界框参数之间的关联性,采用three-dimensional distance-intersection over union(3D DIoU)损失作为边界框的定位回归损失函数,使得回归任务更加高效。最后,同时考虑候选框的分类置信度和定位精度,通过一个新的候选框质量评价标准,获得更平滑的回归结果。在KITTI测试集的实验结果表明,所提算法的3D检测精度优于许多以往的算法,与基准算法SECOND相比,在简单难度下的car类和cyclist类分别提高2.86百分点和3.84百分点,中等难度下分别提高2.99百分点和3.89百分点,困难难度下分别提高7.06百分点和4.27个百分点。
自动驾驶 三维目标检测 特征融合 损失函数 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811005
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 光电工程学院,陕西 西安 710071
2 国防科技大学 电子对抗学院红外与低温等离子体安徽省重点实验室,安徽 合肥 230037
该文从理论上仿真了切割方向为165°Y,传播方向为75°Y的LiNbO3晶体(简称165Y LN)的表面波声光调制器的场分布及其重叠积分、驱动功率随波导厚度变化的关系,并与其他切割方向的仿真结果进行了比较。该方向位于材料退耦面内,且在该面具有最大的机电耦合系数,是潜在的高性能切割方向。测试表明,165Y LN的TE模和TM模在低频区均有较低的驱动功率和较大的重叠积分带宽,可被用于制作具有高性能且对偏振不敏感的表面波声光器件。
声表面波器件 声光相互作用 重叠积分 驱动功率 surface acoustic wave devices acousto-optic interaction overlap integral LiNbO3 LiNbO3 driving power 
压电与声光
2023, 45(5): 657
作者单位
摘要
安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽芜湖 241002
为了解决在现有道路照明条件下,因环境照度不够、环境光强快速变化等原因,造成车辆对周边物体自动识别的准确率低的问题,本文通过软件仿真,设计了一种车载红外补充照明系统。使用红外 LED作为光源,光源发出的光线经抛物面反射镜准直后,通过单排复眼透镜,在距离光源 25 m处得到均匀性大于 90%的矩形光斑,系统的辐射能利用率达到 98%,通过 30个照明模块组成平面阵列,目标照明面的平均辐照度大于 0.8 W/m2。结果表明,采用单排复眼透镜实现匀光,其结构简单,装配公差宽松;本设计方法适用于其他照明系统。
照明设计 辅助驾驶 红外照明 复眼照明系统 illumination design, assistant driving, infrared i 
红外技术
2023, 45(9): 990
作者单位
摘要
1 陆军炮兵防空兵学院郑州校区, 郑州 450000
2 火箭军工程大学, 西安 710000
针对现有质量相关故障检测方法中故障信号容易被非平稳变量的随机趋势所掩盖, 从而导致故障检测率低的问题, 提出了一种基于协整分析和改进潜结构投影(CA-MPLS)法的质量相关故障检测方法。首先, 通过协整分析提取非平稳变量间的平稳特征趋势; 然后, 将平稳特征信息与平稳变量融合构造正交投影空间, 把过程变量以正交投影方式投影于质量相关子空间以及质量无关子空间中; 最后, 分别在两种子空间中设置相关的统计指标完成在线监测。在田纳西-伊斯曼中的仿真结果表明, 所提方法可以显著减少非平稳特性的干扰, 提高故障检测的准确度。
数据驱动 协整分析 偏最小二乘 过程监测 故障检测 data driving cointegration analysis partial least squares process monitoring fault detection 
电光与控制
2023, 30(10): 108
作者单位
摘要
1 上海交通大学 微米纳米加工技术全国重点实验室,上海 200240
2 中国科学院 物理研究所,北京 100190
3 纳糯三维科技(上海)有限公司,上海 200233
惯性约束聚变(ICF)中的瑞利-泰勒不稳定性(RTI)研究需要基于多种结构的调制靶,针对目前调制靶制备的工艺问题,采用双光子3D打印工艺制备了平面调制、平面复合调制及球壳型调制三种典型结构的调制靶,靶材料为光敏树脂(95%:C23H38N2O8,5%:C4H6O2)。采用激光共聚焦显微成像分析了三种调制靶的实际结构参数,三种靶型的实测形貌及其参数与设计结构及参数具有良好匹配度。为进一步验证双光子3D打印新型工艺制备调制靶的可行性,实验团队在“神光Ⅱ”高功率激光实验装置上进行了纳秒激光打靶实验,结果显示靶表面的调制在激光直接驱动下受RTI的作用随时间呈增长趋势,初始峰谷值为4 μm的调制在激光驱动2.5 ns后形成了长度达100 μm的高密度射流,表明基于高精度3D打印工艺制备结构复杂的调制靶用于RTI研究具有较高可行性。
惯性约束聚变 瑞利-泰勒不稳定性 调制靶 双光子3D打印 直接驱动 inertial confinement fusion Rayleigh-Taylor instability modulation target two-photon 3D printing direct laser driving 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 102001

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